◎ 郜曉雯 張霽陽(yáng) 曹廣忠

城市住宅能源消耗的國(guó)內(nèi)外研究評(píng)述

◎ 郜曉雯 張霽陽(yáng) 曹廣忠

面對(duì)持續(xù)增長(zhǎng)的能源壓力，節(jié)能減排正在由工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到社會(huì)生活的多個(gè)方面。城市居住區(qū)的能源消耗呈現(xiàn)突出的增長(zhǎng)趨勢(shì)，同時(shí)也是最具節(jié)能動(dòng)力與潛力的環(huán)節(jié)，如何減少居民住宅能耗強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)引起學(xué)術(shù)關(guān)注。家庭用能行為的復(fù)雜性、影響因素作用的不確定性以及數(shù)據(jù)獲取的難度對(duì)清晰的研究思路與綜合的研究方法提出了較高要求。本文試圖梳理居民住宅用能領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展，界定概念并細(xì)分研究領(lǐng)域，詳述不同思維路徑下的研究成果與研究方法，并提出未來(lái)可行的研究空間。

城市住宅 能源消耗 研究評(píng)述 家庭內(nèi)部用能 公共區(qū)域用能

能源消耗與碳排放正在成為重要的全球議題。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)，我國(guó)的總能源消耗量幾近翻了一番，成為主要的能源消耗國(guó)之一。在能源利用結(jié)構(gòu)中，煤炭仍然是我國(guó)最主要的能源消費(fèi)品，占全部能源消耗量的70%左右，遠(yuǎn)高于世界平均水平，而能源利用效率卻僅為世界平均水平的一半左右。龐大的煤炭消耗與低效使用模式加劇了碳排放壓力，我國(guó)碳排放量長(zhǎng)期處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并于2008年首次超過(guò)美國(guó)，居世界首位。

建筑能耗是世界各國(guó)能源消耗的重要方面，其中用于居住建筑的能源消耗比重集中在16%～50%范圍內(nèi)，世界平均水平約為30%（Saidur R.,et al.,2007）。相比其他國(guó)家，我國(guó)目前人均居住能耗量較低，但隨著居民收入、生活習(xí)慣與生活方式的改變，我國(guó)住宅領(lǐng)域的能源消耗量正在顯著增加，與本世紀(jì)初相比已翻了一番（Zhou,et al.,2009）。從溫室氣體排放量上看，我國(guó)平均家庭住宅年CO2排放量為800千克，全國(guó)合計(jì)值達(dá)到10.1億噸（Tonooka et.al,2003）。

城市化進(jìn)程是居住能耗持續(xù)增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)因素，城市化帶來(lái)商品燃料逐漸取代生物燃料、產(chǎn)生更多的住宅建設(shè)活動(dòng)以及提高家庭用能標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致能源消費(fèi)量的增加（Zhou N.,et al.,2009），城市化水平與高居住能耗之間的正相關(guān)關(guān)系在相關(guān)研究中得到驗(yàn)證（Sathaye et al.,1989）。我國(guó)正處于快速的城市化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)人均建筑面積持續(xù)上漲，住宅能源消耗與碳排放面臨巨大的增長(zhǎng)壓力。為促進(jìn)更為節(jié)能、高效的住宅運(yùn)行模式，國(guó)家相繼出臺(tái)了《電器能效標(biāo)準(zhǔn)》、《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等指導(dǎo)和約束家庭居住用能的規(guī)范，居住領(lǐng)域的節(jié)能減排正在國(guó)家政策議程中得到越來(lái)越多的重視。

居住領(lǐng)域節(jié)能減排對(duì)深入研究家庭用能的特征提出了要求。由于決策者分散、費(fèi)用共擔(dān)程度高、資料獲取困難等因素制約，居住領(lǐng)域用能行為與商業(yè)、工業(yè)、交通等用能領(lǐng)域相比更為復(fù)雜，研究難度較大（Swan,et al.,2009）。本文試圖對(duì)居民住宅用能領(lǐng)域已有研究成果進(jìn)行系統(tǒng)回顧與總結(jié)，提出現(xiàn)有研究存在的問(wèn)題和不足，并展望未來(lái)的研究需求與方向，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域研究的完善。

一、住宅能源消費(fèi)概念界定與領(lǐng)域劃分

（一）概念界定

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment,LCA）是用來(lái)評(píng)估產(chǎn)品、工藝或活動(dòng)整個(gè)生命周期階段產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷的普遍手段（王壽兵等,1998），在對(duì)住宅能源消耗與碳排放影響上也得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)完整的住宅生命周期包括材料生產(chǎn)、施工、使用、拆除和廢料回收處理五個(gè)階段，使用階段的能耗進(jìn)一步包括運(yùn)行與維持兩部分，而其中建筑運(yùn)行部分是整個(gè)生命周期中最主要的耗能活動(dòng)。Blanchard（1998）曾對(duì)密歇根一棟兩層住宅建筑的生命周期進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行能耗達(dá)到能耗總量的93.7%，二氧化碳排放量的92%。Duffy（2009）針對(duì)都柏林的四個(gè)居住區(qū)開(kāi)展居住區(qū)層面的能耗生命周期研究后也得到類(lèi)似結(jié)論。

狹義的建筑運(yùn)行能耗主要指維持建筑日常功能運(yùn)轉(zhuǎn)的部分。事實(shí)上，僅考慮建筑層面的水熱環(huán)境與電器使用情況是不夠的，當(dāng)居住建筑群體作為整體組成居住小區(qū)時(shí)，其運(yùn)行能耗并不是多個(gè)建筑的簡(jiǎn)單加總，而應(yīng)當(dāng)將居住群體特征與建筑組合環(huán)境的影響考慮進(jìn)去，這種廣義的能耗規(guī)模才能全面反映出居住行為的耗能情況。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們可以根據(jù)發(fā)生區(qū)域?qū)⒕用褡≌芎膭澐譃榧彝?nèi)部用能與公共區(qū)域用能兩部分，前者為住戶家庭內(nèi)部為維持日常生活而產(chǎn)生的能源消耗，包括家庭照明、空調(diào)熱水、炊事以及其他家用電器等方面，后者為發(fā)生在住戶家庭外部為維持適宜的居住環(huán)境所需的能源支持，比如電梯、公共照明、供排水水泵以及公共區(qū)域溫控等方面。

（二）居民家庭內(nèi)部用能研究

家庭內(nèi)部能源的消耗可根據(jù)能源類(lèi)型或用能終端來(lái)劃分，相關(guān)學(xué)者針對(duì)世界不同地區(qū)的家庭用能類(lèi)型已開(kāi)展了大量研究。采暖、空調(diào)、照明、廚房燃料等不同用途所占比重受到不同國(guó)家和地區(qū)氣候條件、生活習(xí)慣以及建筑形式的影響而有所不同，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響較為顯著。

在發(fā)展中國(guó)家，傳統(tǒng)的能源利用方式（主要是木材和煤）逐漸向現(xiàn)代能源類(lèi)型轉(zhuǎn)變，并引起學(xué)術(shù)關(guān)注（Alam,et al.,1998）。Tuan（1996）針對(duì)越南、巴西和肯尼亞的研究表明，由于家用電器較少、生活消費(fèi)限制較高，這些地區(qū)的能源消耗量增長(zhǎng)并不快，無(wú)論是在農(nóng)村地區(qū)還是新城市居民，能源消費(fèi)仍主要投入到維持基本生存需要的炊事用途中。Zhou（2009）對(duì)我國(guó)不同城市開(kāi)展研究后發(fā)現(xiàn)，家庭能源消費(fèi)均以熱水供應(yīng)和室溫調(diào)節(jié)為主，其中約占79%的能源直接或間接來(lái)自煤炭的燃燒；但用能項(xiàng)目與能源類(lèi)型在南北方不同氣候區(qū)以及城鄉(xiāng)之間仍存在較大差異（Zhang,et al.,2004）。眾多學(xué)者都就此展開(kāi)過(guò)相關(guān)研究并得到類(lèi)似結(jié)論（馮小平,2006;Tso,et al.,2003）。

而在發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)家庭中電能是最主要的家庭能源，其次是燃油和天然氣，超過(guò)50%的家庭能源消耗是用來(lái)調(diào)整室內(nèi)溫度和供應(yīng)熱水（EIA,2005）。Wilhite（1996）通過(guò)對(duì)比日本與挪威的家庭用能構(gòu)成發(fā)現(xiàn)，兩地家庭平均用能總量基本相當(dāng)，而因生活習(xí)慣的影響，前者將大部分能源用于供應(yīng)熱水，后者主要是室內(nèi)取暖和照明。

（三）住宅區(qū)公共空間用能研究

公共空間的能源消耗主要通過(guò)電力的形式，能耗終端具體包括小區(qū)智能化管理項(xiàng)目（電梯、水泵、公用照明、消防設(shè)備、事故及應(yīng)急照明等）與公用建筑（商業(yè)、車(chē)庫(kù)等）用電以及配電系統(tǒng)耗損。

已有研究多依托公共面積較大的建筑形式進(jìn)行，高層的公寓式住宅中電梯、水泵都成為消耗能源的元兇，在高層建筑密集的大城市中心區(qū)尤為嚴(yán)重。Sachs（2005）認(rèn)為電梯的能源消耗像是偶然隨機(jī)事件，建筑模擬的結(jié)果不具有穩(wěn)定的規(guī)律性。Al-sharif（2004）的研究將現(xiàn)代建筑中的電梯耗電占建筑總體的比重量化為3%-5%，而Enermodal公司2004年針對(duì)電梯效率的研究報(bào)告中進(jìn)一步指出了電梯用能量在不同建筑形式間存在差異：負(fù)載較低的低層建筑電梯耗能為1900千瓦時(shí)/年，而高負(fù)載的高層建筑電梯用能高達(dá)15000千瓦時(shí)/年。在住宅供水水泵耗能方面的研究相對(duì)電梯要少，這與其耗能規(guī)模較小有關(guān)。Cheng（2002）研究了臺(tái)北市一棟6層住宅的供水系統(tǒng)能源消耗后發(fā)現(xiàn)，水泵用能比重僅為2.7%，明顯小于熱水器（82.4%）和鍋爐（14.9%）。

對(duì)于公共照明、公用建筑、供電系統(tǒng)耗損等方面的研究較少，基本停留在單個(gè)（或多個(gè)）項(xiàng)目（如路燈、樓道燈、對(duì)講門(mén)鈴等）的節(jié)能改造層面（賈廣瑞等,2006;余文星,2008），或居住區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面（曹家來(lái),2008;朱向東,2001）。已有的公共區(qū)域用能研究還遠(yuǎn)不能全面反映公共區(qū)域用能狀況，可深入研究的空間較大。

二、住宅能源消費(fèi)的研究路徑

住宅能耗水平受到多層次因素的影響。Swan（2009）根據(jù)影響因素所處的層次與研究路徑的差異將現(xiàn)有研究劃分為兩大類(lèi)。自上而下的研究將全部家庭用能終端看作一個(gè)整體，關(guān)注氣候變化、經(jīng)濟(jì)狀況、技術(shù)改造、能源價(jià)格等宏觀因素對(duì)供需關(guān)系的影響。而自下而上的研究更為關(guān)注每一個(gè)家庭終端，試圖清晰地反映家庭用能活動(dòng)特征，關(guān)注因素包括內(nèi)在與外在兩類(lèi)，前者指家庭社會(huì)-人口學(xué)特征、家用電器使用量與使用者行為偏好等主觀因素；后者指住宅建筑的物理屬性以及城市形態(tài)等客觀因素。

（一）基于能源供需關(guān)系的宏觀研究

自上而下的研究思路建立在經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，利用大規(guī)模數(shù)據(jù)構(gòu)建能源市場(chǎng)的供需關(guān)系模型，研究氣候狀況、地區(qū)發(fā)展水平、節(jié)能技術(shù)、住房供給等宏觀因素對(duì)居民家庭用能的影響關(guān)系與作用機(jī)制。這些研究將家庭用能視為一個(gè)能源消耗體，而并不關(guān)注具體的用能過(guò)程（Swan,et al.,2009）。

氣候?qū)τ诩彝ゲ膳c制冷的影響已得到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注，晝夜溫度、采暖度日數(shù)被認(rèn)為是氣候影響的主要方面（Hirst,et al.,1986;Jones,et al.,1980）。國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與居民家庭用能之間的相關(guān)關(guān)系也在多項(xiàng)研究中得到驗(yàn)證（Hirst,et al.,1977;Hirst,1978;Canyurt,et al.,2005）。Ozturk（2004）研究了土耳其家庭能源消耗量與GDP水平、人口總量以及進(jìn)出口規(guī)模等指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，并建立起遺傳算法（Genetic Algorithms）模型對(duì)未來(lái)能源利用趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

伴隨著建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，多位學(xué)者對(duì)節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用與家庭能耗降低之間的相關(guān)關(guān)系開(kāi)展的研究表明，對(duì)現(xiàn)有住宅進(jìn)行節(jié)能改造成為減少家庭能耗的有效手段（Siller,et al.,2007）。比如，Balaras（2007）選取希臘住宅案例進(jìn)行研究后認(rèn)為外墻隔熱、雙層玻璃、太陽(yáng)能熱水設(shè)備等是最為有效的節(jié)能措施。

此外，能源價(jià)格彈性也是重要的研究?jī)?nèi)容，已有多位學(xué)者利用不同國(guó)家的數(shù)據(jù)量化能源價(jià)格彈性，并探討其與居民收入水平的關(guān)系（Nesbakken,1999;Haas,et al.,1998;Bentzen,et al.,2001）。比如，Bianco（2009）對(duì)歐洲居民用電的研究表明，電費(fèi)價(jià)格彈性穩(wěn)定在-0.06到-0.096之間。用于取暖的燃料價(jià)格彈性也表現(xiàn)出類(lèi)似的規(guī)律，Scott（1980）研究認(rèn)為1%的價(jià)格增長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)0.4%的燃料消耗量下降。Nesbakken（1999）研究挪威居民家庭用能后提出，不同收入水平的家庭表現(xiàn)出相似的能源需求價(jià)格彈性。

（二）基于家庭自身因素的微觀研究

居住者本身對(duì)家庭用能的影響不僅僅是人口基數(shù)對(duì)于能耗總量的直接影響，居住者的社會(huì)人口特征也會(huì)對(duì)能耗規(guī)模與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響（O’Neill,et al.,1996）。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)居民家庭開(kāi)展了調(diào)查研究，試圖揭示社會(huì)人口屬性對(duì)單個(gè)家庭的用能行為的影響機(jī)制與程度。比如，家庭收入的差異在決定用能總量與能源結(jié)構(gòu)上起到明顯作用，高收入家庭傾向于消耗較多能源，而低收入家庭更愿意減少使用能源（Schuler,et al.,2000;Moll,et al.,2005）。家庭規(guī)模擴(kuò)大不會(huì)導(dǎo)致能源消耗成比例增加，家庭空間與設(shè)施的共享帶來(lái)能源利用的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，人均用能水平隨家庭人口數(shù)增加而降低（Ironmonger,et al.,1995;Vringer,et al.,2007）。另外，居住者年齡（Nesbakken,2001;Liao,et al.,2002）、家庭人口構(gòu)成（O’Neill,et al.,1996）、住房所有形式（Leth-Petersen,et al.,2001）、種族屬性（Poyer,et al.,1997）等因素都引起了學(xué)術(shù)關(guān)注。

家庭電器的擁有與使用狀況是家庭用能的直接影響因素，將這些指標(biāo)納入模型將沖淡其他因素的解釋能力，所以許多研究在進(jìn)行多變量回歸時(shí)都選擇剔除表征家用電器的變量。也有一些研究使用指數(shù)簡(jiǎn)化的方式來(lái)總結(jié)家用電器的使用情況，相關(guān)性較為顯著（Dubin,et al.,1984;Vaage,2000）。家庭所采用的取暖與降溫方式也是相關(guān)研究關(guān)注與考察的因素。比如，我國(guó)學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的居住區(qū)進(jìn)行調(diào)查研究的結(jié)果表明，采暖方式與家庭能耗的關(guān)系在不同的居住區(qū)之間存在差別（孫娟等,2009;謝艷群,2007;邱童等,2009）。

盡管居住者行為在很大程度上受到社會(huì)人口特征影響，但行為因素對(duì)家庭用能的影響并不能全部得以解釋。居住者在家的頻率和時(shí)間與家庭能源消費(fèi)存在顯著關(guān)系，如果家庭人口主要白天時(shí)間在家，則會(huì)為室內(nèi)取暖而消耗相對(duì)較多的能源（Santin,et al.,2009）。居住者對(duì)室溫的偏好影響到室溫調(diào)節(jié)設(shè)備的工作溫差，進(jìn)而影響功率選擇及能耗（Haas,et al.,1998）。此外，居民的節(jié)能行為對(duì)用能狀況會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響（Ouyang,et al.,2007），但價(jià)格和信息的獲取途徑不足在一定程度上阻礙了節(jié)能行為的實(shí)施（Feng,et al.,2010）。

節(jié)能態(tài)度也是廣受關(guān)注的影響因素，但其影響程度比較模糊，不易度量。在Vringer（2007）針對(duì)氣候變暖與能源消耗態(tài)度的調(diào)查研究中，如果控制社會(huì)-人口特征變量，居民價(jià)值類(lèi)型與能源使用量之間的相關(guān)關(guān)系并不顯著，僅得到“最少節(jié)能激勵(lì)的家庭相對(duì)其他家庭消費(fèi)能源量高4%”一條預(yù)期結(jié)論。Abrahamse（2009）針對(duì)節(jié)能心理因素的調(diào)查研究也得到類(lèi)似結(jié)果。

（三）基于家庭外部因素的微觀研究

住宅建筑本身的物理屬性與住宅群體組合直接關(guān)系到采暖制冷與照明強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)家庭能耗水平產(chǎn)生影響，這類(lèi)因素對(duì)家庭用能水平的影響較為復(fù)雜。其中，建筑年齡、居住組織形式（獨(dú)棟、連排或公寓等）、居住環(huán)境設(shè)計(jì)（朝向、窗戶墻面比、屋頂類(lèi)型、是否有車(chē)庫(kù)等）、隔熱設(shè)施（地面、門(mén)窗與屋頂）、采暖系統(tǒng)類(lèi)型、能源類(lèi)型等因素受到較多研究關(guān)注（Santin,et al.,2009）。

Santin（2009）的回歸模型顯示，物理屬性對(duì)能源消費(fèi)模型的解釋能力達(dá)到41.7%，并且大部分物理變量（除隔熱措施以外）的影響都是顯著的。Depecker（2001）曾通過(guò)幾何簡(jiǎn)化和電腦建模研究物理屬性與采暖能耗的關(guān)系，作為這一領(lǐng)域的經(jīng)典案例，他們發(fā)現(xiàn)在確定的氣候條件下，最優(yōu)建筑形狀的能源消耗量?jī)H為能效最低建筑形狀的一半。但在我國(guó)學(xué)者開(kāi)展的實(shí)證研究中建筑物理屬性的影響作用尚未得到驗(yàn)證。謝艷群（2007）在長(zhǎng)沙開(kāi)展的入戶調(diào)查結(jié)果顯示，模型所引入的建筑高度、家庭樓層位置、房間朝向等物理屬性與家庭用能的相關(guān)關(guān)系并不顯著。Chen（2009）對(duì)上海家庭開(kāi)展的調(diào)查研究也得到類(lèi)似結(jié)論。

從城市尺度進(jìn)行的研究主要在于城市形態(tài)與家庭用能的關(guān)系。城市形態(tài)對(duì)居民交通能耗的影響最先引起學(xué)術(shù)界注意，隨后居住密度、城市擴(kuò)展形式等因素對(duì)家庭居住用能產(chǎn)生的明顯影響也受到了關(guān)注。比如，Norman（2006）對(duì)多倫多兩個(gè)不同密度的居住區(qū)進(jìn)行生命周期能耗分析發(fā)現(xiàn)，高密度社區(qū)的運(yùn)行能耗比低密度社區(qū)要低50%以上，二氧化碳排放也減少一半左右。Ewing（2008）也強(qiáng)調(diào)了城市形態(tài)與美國(guó)居民住宅選擇之間的相關(guān)關(guān)系，認(rèn)為位于城市擴(kuò)張區(qū)的家庭更傾向于選擇大的獨(dú)棟住宅，進(jìn)而消耗更多能源。Stone（2001）的研究也發(fā)現(xiàn)較低的居住密度將會(huì)釋放出更多的輻射熱能?？偟膩?lái)看，城市尺度的研究幾乎都指向類(lèi)似結(jié)論：高密度的緊湊居住形式對(duì)于節(jié)能減排更為適宜。

三、住宅能源消費(fèi)的研究方法

（一）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

家庭用能數(shù)據(jù)可通過(guò)多個(gè)途徑獲取，不同口徑的數(shù)據(jù)在準(zhǔn)確度與全面性上差別較大，適用于不同的研究目的。國(guó)家政府會(huì)針對(duì)大類(lèi)的用能領(lǐng)域劃分對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的能源消耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這種數(shù)據(jù)一般不能覆蓋所有能源類(lèi)型，并且僅統(tǒng)計(jì)終端使用量而不包括全生命周期耗能。O’Neill（1996）曾基于美國(guó)居住能源消費(fèi)調(diào)查（RECS）與居住交通能源消費(fèi)調(diào)查（RTECS）數(shù)據(jù)構(gòu)建了家庭用能與社會(huì)人口屬性間的模型。Persily（2006）利用美國(guó)能源局與人口調(diào)查局分別針對(duì)居民家庭用能開(kāi)展的兩次大規(guī)模家庭調(diào)查RECS和AHS數(shù)據(jù)構(gòu)建了美國(guó)家庭能源消費(fèi)模型。

另一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是住宅建筑的定期能源項(xiàng)目與費(fèi)用詳單（比如電力供應(yīng)商提供的電費(fèi)單據(jù)），這種數(shù)據(jù)十分精確，并且可以通過(guò)換算而得到全周期能源消耗情況，但是數(shù)據(jù)獲取的難度較大。Tornberg（2005）曾將能源供應(yīng)商提供的供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到若干建筑上，并構(gòu)建了住宅建筑的能源利用模型。

（二）問(wèn)卷調(diào)查

大規(guī)模家庭調(diào)查可以獲取詳盡的用能信息，應(yīng)用最為廣泛。研究者可以根據(jù)研究目的設(shè)定相應(yīng)題目，覆蓋各類(lèi)能源使用量、家庭社會(huì)-人口屬性、用能習(xí)慣與態(tài)度、家用電器擁有情況以及住宅物理屬性等多方面的信息，適用于微觀層面的研究，尤其是多變量模型分析。比如，Santamouris（2007）對(duì)雅典地區(qū)的1110戶居民家庭用能進(jìn)行調(diào)查，研究了不同收入群體的能源消費(fèi)狀況，探討了家庭社會(huì)屬性與用能水平的關(guān)系。我國(guó)學(xué)者謝艷群（2007）對(duì)長(zhǎng)沙市70戶住宅進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查后對(duì)能耗影響因素進(jìn)行了偏相關(guān)分析，研究結(jié)果較為顯著。

問(wèn)卷調(diào)查方法的局限性在于，調(diào)查工作繁瑣、樣本的代表性存在質(zhì)疑、被調(diào)查者描述的主觀性以及調(diào)查時(shí)點(diǎn)與地點(diǎn)的季節(jié)性差異等。

（三）軟件模擬

與基于數(shù)據(jù)的方法不同，工程模擬將關(guān)注點(diǎn)放在住宅建筑本身，通過(guò)對(duì)氣熱環(huán)境的模擬構(gòu)建采暖、制冷與通風(fēng)系統(tǒng)模型，線性估計(jì)家用電器的使用量，而居住者行為變量通過(guò)設(shè)定假設(shè)來(lái)確定，進(jìn)而獲得建筑能耗的理論值（Swan,et al.,2009）。目前已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的軟件包括美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的BLAST、DOE-2、EnergyPlus，英國(guó)斯特拉思克萊德大學(xué)能源系統(tǒng)研究中心開(kāi)發(fā)的ESP-r以及我國(guó)清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的DeST等。以DOE-2為例，該軟件可以計(jì)算整幢建筑物每小時(shí)的能源消耗與費(fèi)用，并分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、電器設(shè)備和照明對(duì)能耗的影響。

與數(shù)據(jù)分析方法相比，工程模擬方法更為有效把握建筑物理屬性與能源消費(fèi)之間的關(guān)系，但無(wú)法將居住者自身社會(huì)與心理屬性的影響納入研究。

（四）建筑實(shí)測(cè)與線性計(jì)算

對(duì)能耗項(xiàng)目實(shí)測(cè)后按比例推算或全部能耗終端進(jìn)行估算后匯總可以得到建筑運(yùn)行能耗的估算值，這種方法可以規(guī)避人口社會(huì)屬性所造成的用能誤差，獲得的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性。Knight等學(xué)者（2007）在多個(gè)國(guó)家選取樣本住宅進(jìn)行定時(shí)能耗實(shí)測(cè)，獲得了居民家庭能耗狀況的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。我國(guó)學(xué)者賈廣瑞（2006）通過(guò)為每類(lèi)用能項(xiàng)目設(shè)定使用頻率的方法，對(duì)一棟六層住宅建筑的公共區(qū)域年用電量進(jìn)行了簡(jiǎn)單估算，但計(jì)算過(guò)程比較粗略。

由于估算前需制定估算原則和大量假設(shè)，匯總計(jì)算過(guò)程較為繁瑣，實(shí)測(cè)方法的成本太高，所以這些方法一般較少使用（Swan,et al.,2009）。

四、結(jié)論與討論

（一）對(duì)現(xiàn)有研究的總結(jié)認(rèn)識(shí)

居民住宅能耗作為生活能耗的重要組成部分，正在引起政府與學(xué)術(shù)界的關(guān)注。世界各國(guó)已有多位學(xué)者就住宅用能的能源類(lèi)型、用能項(xiàng)目構(gòu)成及比重、用能規(guī)模的影響因素以及未來(lái)增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)展研究。

住宅用能規(guī)模與結(jié)構(gòu)是節(jié)能研究的基礎(chǔ)。家庭內(nèi)部用能在整個(gè)居民住宅能耗構(gòu)成中占據(jù)了較大比例，是居民最有激勵(lì)進(jìn)行節(jié)能改造的領(lǐng)域，故在理論與實(shí)踐上受到較多關(guān)注。而公共領(lǐng)域用能的研究仍然較為分散、缺乏系統(tǒng)性，這與國(guó)外公寓住宅比重低、公共空間共享率低以及“公有地悲劇”導(dǎo)致節(jié)能效果可控性差等因素有關(guān)。

為了研究居民住宅用能的規(guī)律與未來(lái)趨勢(shì)，學(xué)者利用多變量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合以找出影響因素及其敏感程度，構(gòu)建模型對(duì)家庭用能規(guī)模與結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、節(jié)能技術(shù)水平等宏觀因素，家庭社會(huì)人口屬性、節(jié)能心態(tài)、家庭住房物理屬性以及所在城市的組織結(jié)構(gòu)等微觀因素都會(huì)對(duì)家庭用能產(chǎn)生影響。國(guó)外已有較多研究對(duì)這些影響因素進(jìn)行挖掘，而國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究仍不夠系統(tǒng)，現(xiàn)有成果無(wú)法清晰地反映我國(guó)居民家庭用能的特征。

在方法方面，數(shù)據(jù)調(diào)查分析與建筑模型模擬代表了兩種不同研究思路，前者可以綜合考慮多種影響因素的作用，而后者一般將居住者自身因素排除在外，主要關(guān)注建筑本身的能耗規(guī)律。就調(diào)查分析方法來(lái)看，政府主導(dǎo)的大規(guī)模調(diào)查可以為后續(xù)研究提供充足有效的數(shù)據(jù)支撐，但我國(guó)現(xiàn)有的此類(lèi)數(shù)據(jù)較為粗略，無(wú)法將能耗與居住者個(gè)人（或家庭）相對(duì)應(yīng)，限制了深入研究的開(kāi)展。由于資金限制，學(xué)者自主開(kāi)展的居民調(diào)查規(guī)模偏小，且調(diào)查內(nèi)容設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性，造成了樣本代表意義不足、統(tǒng)計(jì)規(guī)律不明顯等問(wèn)題。另外，現(xiàn)有的建筑模擬方法僅停留在單體層面，建筑群體及組合關(guān)系對(duì)能耗的影響仍未納入考慮。

（二）未來(lái)可行的研究議題

綜合考慮國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，我國(guó)目前家庭用能的研究范圍亟待擴(kuò)大，建立覆蓋多領(lǐng)域的居住用能研究體系、充分挖掘居民家庭用能的規(guī)律是當(dāng)前最為迫切的議題。基于我國(guó)城市住宅的特點(diǎn)，公共區(qū)域用能是居住小區(qū)能源消耗的重要組成部分，集體式的住宅組織方式在增加公共能耗的同時(shí)，也起到了提高土地利用集約度、提高基礎(chǔ)設(shè)施配備效率的作用，對(duì)家庭內(nèi)部與公共區(qū)域用能的整合研究在我國(guó)背景下更具有理論與現(xiàn)實(shí)意義。

研究方法單一是我國(guó)在居民住宅用能領(lǐng)域相關(guān)研究存在的重要問(wèn)題，未來(lái)研究應(yīng)向著多樣化的方向發(fā)展，拓展研究視野與研究方法。通過(guò)系統(tǒng)組織的大規(guī)模調(diào)查研究，獲取準(zhǔn)確反映居民用能狀況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用適宜的統(tǒng)計(jì)方法挖掘用能規(guī)律，并做好區(qū)際、國(guó)際對(duì)照研究，將會(huì)對(duì)指導(dǎo)并改善我國(guó)居民住宅用能狀況提供理論支撐。

并且，我國(guó)居民家庭用能的研究與節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用仍然處于脫節(jié)狀態(tài)，家庭節(jié)能領(lǐng)域的市場(chǎng)參與程度低，政府推行的節(jié)能改造或宣傳手段較為單調(diào)、缺乏有力的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，實(shí)施效果不佳。在國(guó)際研究已較為充分的情況下，我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)當(dāng)將研究重點(diǎn)放在節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)用性研究上，將單純分析用能特征引向如何進(jìn)行切實(shí)的節(jié)能促進(jìn)，從城市設(shè)計(jì)、居住區(qū)設(shè)計(jì)以及整體推進(jìn)建筑節(jié)能改造等，充分結(jié)合已有研究得到的家庭用能規(guī)律，做到研有所用。

在低碳城市建設(shè)的探索中，如何通過(guò)合理的規(guī)劃調(diào)整形成能耗較低的布局模式或?qū)用駵p少能耗形成激勵(lì)是一項(xiàng)迫切的研究議題。居民在住宅和交通方面的能源費(fèi)用的個(gè)人負(fù)擔(dān)將對(duì)家庭產(chǎn)生正向的節(jié)能壓力，促使其主動(dòng)選擇更為節(jié)能的生活方式，比如更換節(jié)能電器、安裝節(jié)能設(shè)備、養(yǎng)成節(jié)能習(xí)慣、職住接近、乘坐公共交通甚至減少出行等，而這些因素都可以直接或間接與城市形態(tài)屬性相掛鉤。探索居民家庭用能規(guī)律，嘗試通過(guò)城市規(guī)劃的力量有效規(guī)避城市能耗負(fù)擔(dān)，應(yīng)是本領(lǐng)域研究開(kāi)展的根本意義所在。

[1]Saidur R,Masjuki HH,Jamaluddin MY.An Application of Energy and Exergy Analysis in Residential Sector of Malaysia[J].Energy Policy,2007,35(2):1050-63.

[2]Zhou,N.,M.A.McNeil,and M.Levine.Energy for 500 Million Homes: Drivers and Outlook for Residential Energy Consumption in China[R].US: Lawrence Berkeley National Laboratory,2009.

[3]Tonooka,Y.,H.Mu,Y.Ning,and Y.Kondo.Energy Consumption in Residential House and Emissions Inventory of GHGs,Air Pollutants in China[J].Journal of Asian Architecture and Building Engineering,2003,2(1): 93-100.

[4]Sathaye,J.,A.Ketoff,L.Schipper,and S.Lele.An End-Use Approach to Development of Long-Term Energy Demand Scenarios for Developing Countries[R].US: Lawrence Berkeley National Laboratory,1989.

[5]Swan,L.and V.I.Ugursal.Modeling of End-use Energy Consumption in the Residential Sector: a Review of Modeling Techniques[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2009,13(8): 1819-1835.

[6]王壽兵,楊建新,胡聃.生命周期評(píng)價(jià)方法及其進(jìn)展[J].上海環(huán)境科學(xué).1998,17(11):7-10.

[7]Blanchard,S.and P.Reppe.Life Cycle Analysis of a Residential Home in Michigan[D].US: University of Michigan,1998.

[8]Duffy,A.Land use planning in Ireland- a life cycle energy analysis of recent residential development in the Greater Dublin Area[J].International Journal of Life Cycle Analysis,2009,14(3): 268-277.

[9]U.S.Department of Energy,Energy Information Administration.Energy Consumption Survey-DetailedTables[DB/OL].http://www.eia.doe.gov/emeu/recs/recs2005/c&e/detailed_tables2005c&e.html,2005.

[10]Wilhite,H.,H.Nakagami,T.Masuda,et al.A Cross-cultural Analysis of Household Energy Use Behavior in Japan and Norway[J].Energy Policy,1996,24(9):795-803.

[11]Alam,M.,J.Sathaye,D.Barnes.(1998).Urban Household Energy Use in India: Efficiency and Policy Implications[J].Energy Policy,26(11):885-891.

[12]Tuan N.A.,and T.Lefevre.Analysis of Household Energy Demand in Vietnam[J].Energy Policy,1996,4(12):1089-1099.

[13]Zhang Q.Residential energy consumption in China and its comparison with Japan,Canada,and USA[J].Energy and Buildings,2004,36(12):1217-25.

[14]馮小平,鄒昀等.居住建筑耗能設(shè)備的相關(guān)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析[J].節(jié)能技術(shù).2006,24(1):28-32.

[15]Tso,G.K.F.,Yau,K.K.W.A Study of Domestic Energy Usage Patterns in Hong Kong[J].Energy,2003,28(15): 1671-1682.

[16]Sachs H.M..Opportunities for Elevator Energy Efficiency Improvements[R].US: American Council for an Energy-Efficient Economy,2005.

[17]Al-sharif,L.R.Peters,and R.Smith.Elevator Simulation Model[J].Elevator World,2004,(11):108-111.

[18]Enermodal Engineering Limited.Market Assessment for Energy Efficient Elevators and Escalators[EB/ OL].www.enermodal.com,2004.

[19]Cheng C..Study of the Inter-relationship between Water Use and Energy Conservation for a Building[J].Energy and Buildings,2002,34(3): 261-266.

[20]曹家來(lái).住宅小區(qū)用電變壓器選用探討[J].科技信息.2008,(12):314.

[21]朱向東,梁姍.談城市居住小區(qū)供電詳細(xì)規(guī)劃[J].建筑電氣.2001(3):13-15.

[22]賈廣瑞,孫闖.多層住宅公共用電費(fèi)用分析[J].吉林勘察設(shè)計(jì).2006,(2):63-66.

[23]余文星.淺析路燈供電系統(tǒng)的節(jié)能[J].科技資訊.2008,(5):82-83.

[24]Hirst E.,R.Goeltz and D.White.Determination of Household Energy Using ‘Fingerprints’ from Energy Billing Data[J].Energy Research,1986,10(4):393-405.

[25]Jones,J.K.and S.L.Harp.Residential Energy Analysis Using Modified Degree Day Procedures[A].American Society of Agricultural Engineers Paper[C],1982,25(5): 1387-1390.

[26]Hirst E.,Lin W.,Cope J.A Residential Energy Use Model Sensitive to Demographic,Economic,and Technological Factors[J].Quarterly Review of Economics and Finance,1977,17(2):7-22.

[27]Hirst E.A Model of Residential Energy Use[J].Simulation ,1978,30(3):69-74.

[28]Canyurt O.E.,Ozturk K.H.,Hepbasli A.,Utlu Z.Estimating the Turkish residential- commercial energy output based on genetic algorithm (GA) approaches[J].Energy Policy,2005,33(8):1011-1019.

[29]Ozturk K.H.,Canyurt O.E.,Hepbasli A,Utlu Z.Residential-commercial Energy Input Estimation Based on Genetic Algorithm (GA) Approached: an Application of Turkey[J].Energy and Buildings,2004,36(2):175-183.

[30]Siller T.,Kost M.,Imboden D.Long-term Energy Savings and Greenhouse Gas Emission Reductions in the Swiss Residential Sector[J].Energy Policy,2007;35(1):529-539.

[31]Balaras CA,Gaglia AG,Georgopoulou E,Mirasgedis S,Sarafidis Y,Lalas D.European Residential Buildings and Empirical Assessment of the Hellenic Building Stock: Energy Consumption,Emissions and Potential Energy Savings[J].Building and Environment 2007;42(3):1298-1314.

[32]Nesbakken R.Price Sensitivity of Residential Energy Consumption in Norway[J].Energy Economics,1999,21(6):493-515.

[33]Bentzen J.,Engsted T.A Revival of the Autoregressive Distributed Lag Model in Estimating Energy Demand Relationships[J].Energy,2001,26(1):45-55.

[34]R.Haas,H.Auer,P.Biermayr.The Impact of Consumer Behavior on Residential Energy Demand for Space Heating[J].Energy and Buildings,1998,27(2):195-205.

[35]Bianco V.,Manca O.,Nardini S.,Electricity Consumption Forecasting in Italy Using Linear Regression Models[J].Energy,2009,34(9):1413-1421.

[36]Scott,A.The Economics of House Heating[J].Energy Economics,1980,2(3):130-141.

[37]O’Neill,B.C.,B.Chen.Demographic Determinants of Household Energy Use in the United States[J].In Methods of Population-Environment Analysis,A Supplement to Population and Development Review.2002,28,53-88.

[38]Moll,H.C.,Noorman,K.J.,Kok,R.,Engstr?m,R.,Throne-Holst,H.,&Clark,C.Pursuing More Sustainable Consumption by Analyzing Household Metabolism in European Countries and Cities[J].Journal of Industrial Ecology,2005,9,(1-2):259-275.

[39]Schuler,A.,C.Weber,and U.Fahl.Energy Consumption for Space Heating of West- German Household: Empirical Evidence,Scenario Projections and Policy Implications[J].Energy Policy,2000,28(12): 877-894.

[40]Ironmonger,D.S.,C.K.Aitken,and B.Erbas.Economies of Scale in Energy Use in Adult-only Households[J].Energy Economics,1995,17(4): 301-310.

[41]Vringer,K.,T.Aalbers,and K.Blok.Household Energy Requirement and Value Patterns[J].Energy Policy,2007,35(1): 553-566.

[42]Liao,H.and T.Chang.Space-heating and Water-heating Energy Demiands of the Aged in the US[J].Energy Economics,2002,24 (3): 267-284.

[43]David A.Poyer,Lenneal Henderson,Arvind P.S.Teotia.Residential Energy Consumption Across Different Population Groups: Comparative Analysis for Latino and Non-Latino Households in USA[J].Energy Economics.1997,19(4):445-463.

[44]Dubin,J.A.and D.L.McFadden.An Econometric Analysis of Residential Electric Appliance Holdings and Consumption[J].Econometrica,1984,52(2): 345-362.

[45]K.Vaage.Heating Technology and Energy Use: a Discrete-continuous Choice Approach to Norwegian Household Energy Demand[J].Energy Economics,2000,22(6):649-666.

[46]孫娟等.上海市不同年代住宅小區(qū)能源消費(fèi)調(diào)查與分析[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械.2009,30(1):86-89.

[47]謝艷群,李念平等.長(zhǎng)沙市居住建筑能耗調(diào)查及偏相關(guān)分析[J].煤氣與熱力.2007,27(5): 85-88.

[48]邱童,劉明明等.居住建筑用能狀況案例實(shí)測(cè)分析[J].建筑節(jié)能.2009,29(7):10-15.

[49]Santin,O.G.,L.Itard,and H.Visscher.The Effect of Occupancy and Building Characteristics on Energy Use for Space and Water Heating in Dutch Residential Stock[J].Energy and Buildings,2009,41(11): 1223-1232.

[50]Ouyang,J.,J.Gao,X.Luo,Et al.A Study on the Relationship between Household Lifestyles and Energy Consumption of Residential Buildings in China[J].Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition),2007,35 supplement:171-174.

[51]Feng,D.,B.Sovacool,and K.MinhVu.The Barriers to Energy Efficiency in China: Assessing Household Electricity Savings and Consumer Behavior in Liaoning Province[J].Energy Policy,2010,38(2):1202-1209.

[52]Abrahamse,W.,L.Steg.How Do Socio-demographic and Psychological Factors Relate to Households’Direct and Indirect Energy Use and Savings? [J].Journal of Economic Psychology,2009,30(5): 711-720.

[53]Depecker,P.,C.Menezo,J.Virgone,and S.Lepers.Design of Buildings Shape and Energetic Consumption[J].Building and Environment,2001,36(5): 627-635.

[54]Chen,S.,H.Yoshino,M.D.Levine,et al.Contrastive Analyses on Annual Energy Consumption Characteristics and the Influence Mechanism between New and Old Residential Buildings in Shanghai,Chinaby the Statistical Methods[J].Energy and Buildings,2009,41(12): 1347-1359.

[55]J.Norman,H.L.MacLean,M.ASCE,C.A.Kennedy.Comparing High and Low Residential Density: Life-Cycle Analysis of Energy Use and Greenhouse Gas Emissions[J].Journal of Urban Planning and Development,2006,132(1): 10-21.

[56]R.Ewing,F.Rong.The Impact of Urban Form on U.S.Residential Energy Use[J].Housing Policy Debate,2008,19(1):1-27.

[57]B.Stone,M.O.Rogers.Urban Form and Thermo Efficiency-How the Design of Cities Influences the Urban Heat Island Effect[J].Journal of the American Planning Association,2001,67(2): 186-198.

[58]Persily A,Musser A,Leber D.A Collection of Homes to Represent the U.S.Housing Stock[M].National Institute of Standards and Technology,NISTIR 7330,2006.

[59]Tornberg J,Thuvander L.A GIS Energy Model for the Building Stock of Goteborg[A].Proceedings of the 25th Annual ESRI User Conference [C],San Diego,California,2005.

[60]M.Santamouris,K.Kapsis,D.Korres,et al.On the Relation between the Energy and Social Characteristics of the Residential Sector[J].Energy and Buildings,2007,39(8):893 -905.

[61]Knight I.,Kreutzer N.,Maaning M.,Swinton M.,Ribberink H.European and Canadian Non-HVAC Electric and DHW Load Profiles for Use in Simulating the Performance of Residential Cogeneration Systems[A].International Energy Agency[R],Annex 42-FC + COGEN-SIM,Subtask A,2007.

Energy Consumption in Urban Residential Sector: A Review of Domestic and International Literature

Gao Xiaowen,Zhang Jiyang,Cao Guangzhong

Under the increasing pressure of energy consumption,the focus of energy saving is expanding from the industrial sector to the whole society.Energy consumption of urban residential sector is undertaking a rapid growth,indicating a large potential of energy saving,as well as the demand for more in-depth academic research.The complexity of household behavior,the uncertainty of influencing factors,and the difficulty of data acquisition all calls for a more advanced research approach and integrated methodology.This paper reviews existing research progress,defines the relevant concepts and subdivides the research areas,summaries the results under different methods,and further discusses the prospect for future studies.

urban housing;energy consumption;research review;household energy consumption;public area energy consumption

F292

郜曉雯，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)槌鞘械乩砼c城市規(guī)劃。張霽陽(yáng)，碩士，國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行，研究方向?yàn)槌鞘心茉蠢谩２軓V忠，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院副教授，研究方向?yàn)槌擎?zhèn)化、城市與區(qū)域規(guī)劃、城市土地利用。

（責(zé)任編輯：盧小文）

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：40830746）階段研究成果。